無(wú)機(jī)物化版塊活動(dòng)——原子為什么這么小之活動(dòng)引發(fā)的思考分享
[/box]無(wú)機(jī)物化版塊活動(dòng)——經(jīng)驗(yàn)交流帖
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無(wú)機(jī)物化版塊活動(dòng)——原子為什么這么小之活動(dòng)引發(fā)的思考分享
在上一個(gè)版塊活動(dòng)“原子為什么這么小”中，大家對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了積極的討論，很感謝大家參與討論。討論的目的在于各抒己見(jiàn)，積極參與，沒(méi)有對(duì)錯(cuò)是非之分。
單就這個(gè)帖子的標(biāo)題而言，原子為什么這么小，其實(shí)單論這個(gè)，不是很有意義。這個(gè)帖子的活動(dòng)思路來(lái)源于我年初看的一本書(shū)，名為《生命是什么——活細(xì)胞的物理觀》，書(shū)的作者是著名物理學(xué)家埃爾溫•薛定諤。
后期會(huì)以活動(dòng)的形式與大家分享這本書(shū)與無(wú)機(jī)物化部分相關(guān)的幾個(gè)點(diǎn)。
學(xué)化學(xué)的人都知道薛定諤這個(gè)人，在學(xué)習(xí)量子化學(xué)的時(shí)候都會(huì)知道薛定諤方程，也可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)薛定諤的貓這個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)。他是一個(gè)了不起的物理學(xué)家。
在這本書(shū)中，薛定諤以物理學(xué)家的身份嘗試解釋生命的現(xiàn)象。有人說(shuō)他不懂生物學(xué)，書(shū)里面有謬誤。其實(shí)在我看來(lái)，無(wú)論是如何的大家，寫(xiě)出來(lái)的書(shū)都不能保證一點(diǎn)錯(cuò)誤都沒(méi)有�？茖W(xué)的過(guò)程很多時(shí)候都是假想、驗(yàn)證的過(guò)程，不能否定他的思想帶來(lái)的科學(xué)推動(dòng)作用。
比如牛頓的著作《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，雖然現(xiàn)在知道里面也有不完全正確的地方，比如之后出現(xiàn)的相對(duì)論和量子力學(xué)。但不能否定牛頓這本著作的偉大作用。現(xiàn)代科學(xué)是站在了巨人的肩膀之上。
跑題了，言歸正傳。
薛定諤在這本書(shū)中提出“為什么原子如此之小”這個(gè)近乎荒謬的概念。
薛定諤提出這個(gè)概念，其實(shí)并不是為了解釋為什么原子如此之小，而是為了說(shuō)明，為什么相對(duì)于原子，生命活動(dòng)或者說(shuō)細(xì)胞又或者人，為什么一定要處于這種尺度。
這個(gè)問(wèn)題在活動(dòng)提出之初，的確會(huì)讓人感到懵，為什么原子相對(duì)于人這么小，其實(shí)非常難以回答。但這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是在問(wèn)：為什么人相對(duì)于原子非要這么大。實(shí)際上，原活動(dòng)帖15樓的回答是和薛定諤的想法是比較接近的。其它樓也積極的參與討論，擁有很不錯(cuò)的看法。
將問(wèn)題反過(guò)來(lái)思考之后，問(wèn)題就變得可以回答。但是要回答的好卻是不容易的。當(dāng)然這也不是本帖的目的。如帖子一開(kāi)始所說(shuō)，帖子的目的，是為了吸引交流，并不是分出是非對(duì)錯(cuò)或解答問(wèn)題的本源。
那么問(wèn)題來(lái)了，為什么我要選定這樣一個(gè)很難回答的問(wèn)題來(lái)作為版塊活動(dòng)呢？
除了帖子的目的，我還有一個(gè)目的，就在于思考這個(gè)問(wèn)題本身引發(fā)的思考。并不是薛定諤要去回答“為什么原子如此之小”這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)我看到這本書(shū)的這個(gè)章節(jié)的時(shí)候，我首先的做法是沒(méi)有往下看，而是去先思考這個(gè)問(wèn)題。坦誠(chéng)的說(shuō)，我當(dāng)時(shí)的理解，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及15樓回答的那個(gè)深度。我最后也很難對(duì)這個(gè)問(wèn)題說(shuō)出個(gè)一二三來(lái)，放棄思考后繼續(xù)向下閱讀，發(fā)現(xiàn)薛定諤要講的，實(shí)際上并不是這個(gè)問(wèn)題，而是這個(gè)問(wèn)題索要表達(dá)的另外一個(gè)意思。
這個(gè)問(wèn)題讓我意識(shí)到，事物是相對(duì)的，當(dāng)思考問(wèn)題走進(jìn)一個(gè)死胡同的時(shí)候，我們是不是應(yīng)該換個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題呢。大和小是相對(duì)的，正如老子說(shuō)“天下皆知美之為美，斯惡已。皆知善之為善，斯不善已“。
結(jié)合自己求學(xué)的時(shí)候的經(jīng)歷和這一年多以來(lái)的論壇管理經(jīng)歷，有時(shí)候發(fā)現(xiàn)，有些求助者的問(wèn)題特別奇怪，限制非常之多，讓人無(wú)法理解他的求助目的，甚至是看起來(lái)進(jìn)入了死胡同。正如當(dāng)時(shí)求學(xué)時(shí)，一個(gè)做材料加工改性的同學(xué)，為了增加材料表面的親疏水能力，在材料表面改性上花足了功夫卻沒(méi)有成效。在組會(huì)討論的時(shí)候，導(dǎo)師說(shuō)”你為什么非要使用那種材料做為改性加工的材料呢？換一種材料和基體結(jié)合，情況也許大不相同“
雖然例子可能有些不恰當(dāng)，但也很能說(shuō)明我想說(shuō)的問(wèn)題:當(dāng)在一個(gè)問(wèn)題的思考上遇到瓶頸而無(wú)法解答，不如換個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題解決的辦法。
以上是我個(gè)人經(jīng)歷體會(huì)，分享給大家。文筆能力和個(gè)人學(xué)識(shí)有限，還請(qǐng)不要嫌棄。祝大家在平日的科研生活中多一些思考，少一些煩惱，愛(ài)上科學(xué)研究。
鼓勵(lì)大家積極的參與版塊討論，發(fā)表自己的見(jiàn)解，質(zhì)疑也可以，但請(qǐng)注意用詞，不可進(jìn)行人身攻擊。對(duì)于很好的交流，版主會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。
[/box]無(wú)機(jī)物化版塊活動(dòng)——往期相關(guān)活動(dòng)
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無(wú)機(jī)物化版塊活動(dòng)——原子為什么這么小？
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謝謝芬區(qū)過(guò)來(lái)圍觀
拔裁叢尤绱酥 鋇奶致郟?br />
我的想法是：
（1）“為什么原子如此之小”曾經(jīng)是個(gè)與歷史有關(guān)的問(wèn)題
每個(gè)歷史時(shí)期所謂的“原子”概念取決于那個(gè)時(shí)代分割物質(zhì)的具體能力。古代時(shí)分割物質(zhì)的具體能力只能是用刀割、用石磨研磨、用錘子砸。從物理原理來(lái)看，分割的能力取決于分割需要的能量。但是那樣就產(chǎn)生了《莊子•天下篇》的話(huà)“一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭”，看起來(lái)似乎很有道理，至今還有人以為那就是物質(zhì)無(wú)限可分的依據(jù)，奉為真理。兩千年前的人們就是這樣，將構(gòu)成物質(zhì)最小的單元稱(chēng)為“原子”。
刀割、研磨和錘砸代表的能量并不高。后來(lái)用了電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的方法才知道鈾礦提取物中有神秘的“粒子”發(fā)射出來(lái)，其中一種姑且稱(chēng)為“阿爾法粒子”。用阿爾法粒子撞擊鋁箔才探知那塊“鋁箔”內(nèi)大部分空間居然是空的，只有極小的空間有實(shí)在的東西占據(jù)著。……�？傊�，用了代表更高能量的“分割”工具如電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)、放射性物質(zhì)發(fā)出粒子撞擊鋁箔等，才能逐步改變?nèi)藗冊(cè)械摹霸印备拍睢?br />
那個(gè)“一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭”之說(shuō)實(shí)際上是把數(shù)學(xué)極限的概念誤認(rèn)為就是物理上的分割物質(zhì)的過(guò)程。不能用作物質(zhì)在物理上“無(wú)限可分”的依據(jù)。
歷史發(fā)展到今天，我們的“分割”能力已經(jīng)愈益強(qiáng)大，代表著分割的能量強(qiáng)大到分割出夸克的程度，即10^-15m的尺度。
可見(jiàn)，薛定諤提出“為什么原子如此之小”這個(gè)問(wèn)題，是個(gè)與歷史有關(guān)的問(wèn)題，脫離歷史就難以討論。只不過(guò)1930年代發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子之后，“原子”概念已經(jīng)不是最小的物質(zhì)單元，而是指處于10^-10m尺度的物質(zhì)單元。這樣“原子”的概念就定格了，不再是歷史概念了。
（2）薛定諤問(wèn)題與李約瑟對(duì)中國(guó)科學(xué)的評(píng)價(jià)
薛定諤提出“為什么原子如此之小”這個(gè)問(wèn)題。第一，他怎么會(huì)想到這個(gè)問(wèn)題的。第二，這是只有在“為科學(xué)而科學(xué)”動(dòng)機(jī)下才會(huì)產(chǎn)生的“奇怪”念頭。顯然其目的只是為了健全科學(xué)整個(gè)說(shuō)理體系的�，F(xiàn)在流行的動(dòng)機(jī)如“改造世界，為民造�！�，或“創(chuàng)新”……等都不會(huì)這么想。因?yàn)楹笳叩哪康亩疾辉凇盀榭茖W(xué)而科學(xué)”。
歷史學(xué)家Norman F. Cantor在他寫(xiě)的《西方文明的起源與命運(yùn)》一書(shū)的序言中寫(xiě)到李約瑟對(duì)中國(guó)科學(xué)的評(píng)價(jià)時(shí)說(shuō)：“（李約瑟）他認(rèn)為，無(wú)論在政府、藝術(shù)、文學(xué)或哲學(xué)方面，都不能說(shuō)中國(guó)文明比西方文明落后。根據(jù)李約瑟的論述，中國(guó)的進(jìn)步只有在兩方面明顯落后于西方文明，那就是法律和科學(xué)；正是在這兩個(gè)領(lǐng)域西方文明有著明顯的優(yōu)勢(shì)�！� [1]顯然西方文明中“為科學(xué)而科學(xué)”（W. von Humboldt五原則中的第三條）也是我國(guó)所缺少的，且是曾經(jīng)大力批判過(guò)幾十年，而如今還被我們漠視的[2]。
參考文獻(xiàn)
[1] Cantor, N.F., Western Civilization: Its Genesis and Destiny, Vol.1, Scott, Foresman and Company, Glenview, Illinois, 1969; p.6.
原文是：(… Joseph Needham.) “He claims that Chinese civilization cannot be assigned second place to the West in government, art, literature, or philosophy. According to Needham, the two areas in which China’s development did lag conspicuously behind that of the West are law and science, and it is in exactly those two areas that the distinctive greatness of Western civilization lies.”
[2] 倪光炯，王炎森. 《文科物理——物理思想與人文精神的融合》. 北京：高等教育出版社，2005.
陳洪捷. 《德國(guó)古典大學(xué)觀及其對(duì)中國(guó)大學(xué)的影響》. 北京：北京大學(xué)出版社，2002。陳洪捷的這本書(shū)充分說(shuō)明北京大學(xué)校長(zhǎng)蔡元培曾經(jīng)深刻受到德國(guó)教育、科研之父W. von Humboldt的思想影響的，
讀到您的回帖，看到這么細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕卮�，我真的非常佩服。您的解答如同一篇論文，尤其還有參考文獻(xiàn)。首先向您的這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)致敬。這一點(diǎn)也非常值得我們學(xué)習(xí)。
對(duì)于“為什么原子如此之小”這個(gè)問(wèn)題的回答，您的回答的確非常嚴(yán)謹(jǐn)而有深度。本身這個(gè)問(wèn)題的確是脫離了適當(dāng)?shù)沫h(huán)境就是無(wú)法回答的近乎荒謬的問(wèn)題。薛定諤本人也這么評(píng)價(jià)過(guò)這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是薛定諤1943年在都柏林作的一次演講中提到的概念，演講主要是用物理學(xué)的概念來(lái)理解生命，尤其是其中的觀點(diǎn)“量子躍遷的不連續(xù)性與基因突變之間的關(guān)聯(lián)”。他本人也說(shuō)這個(gè)問(wèn)題“古怪的，幾乎荒謬的”，并沒(méi)有正面回答這個(gè)問(wèn)題。他說(shuō)并不是要關(guān)注為什么原子這么小，而是為什么人或者我們這樣的生命體要這么大。并運(yùn)用了一些統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)作為解釋支撐。
但就這個(gè)問(wèn)題本身而言，你的回答是我讀到的最棒的回答。本身小這個(gè)概念就是相對(duì)的，而且也是隨著認(rèn)識(shí)過(guò)程的變化而不斷變化的。您這樣清楚條理的解釋?zhuān)屓朔浅Ｈ菀捉邮�。非常感謝您的分享。
關(guān)于您說(shuō)的第二點(diǎn)，我能清楚的感覺(jué)您表達(dá)的意思，也比較認(rèn)同。但我無(wú)法用自己的語(yǔ)言跟您進(jìn)行交流討論。我說(shuō)不上來(lái)，沒(méi)有這方面的知識(shí)支撐。所以讀了您的帖子，我也學(xué)習(xí)到不少。
對(duì)于參考文獻(xiàn)這段，我只能說(shuō)，真的是膜拜。
作為科學(xué)工作者，您的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)方式真是讓我佩服，也的確值得我學(xué)習(xí)。（我又重復(fù)了一遍）感謝您。
明天就是教師節(jié)，提前祝您教師節(jié)快樂(lè)。
過(guò)獎(jiǎng)了，謝謝。
我也只是臨時(shí)想了想，再把平時(shí)看書(shū)時(shí)隨手摘錄的電腦筆記中的有關(guān)段落剪剪貼貼，于是來(lái)了個(gè)急就章。
又得感謝現(xiàn)在的電腦技術(shù)。1995年以來(lái)我的筆記改用電腦了。要遠(yuǎn)比過(guò)去的紙質(zhì)筆記優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少。優(yōu)點(diǎn)是剪貼快。手寫(xiě)畢竟比不上打字，更比不上剪貼。缺點(diǎn)是電腦筆記的更改一般難以分辨幾次更改的時(shí)間先后。
另外，有時(shí)在分析有關(guān)科學(xué)發(fā)展的時(shí)候，會(huì)不自覺(jué)地冒犯哲學(xué)。例如討論群論時(shí)，就會(huì)把“一分為二”的地位從普適原理降低到C2群。在討論物質(zhì)是否“無(wú)限可分”時(shí)，不得不指出“一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭”的說(shuō)法實(shí)在不可取，其要害就在混淆數(shù)學(xué)概念與物理學(xué)概念兩者的根本不同。凡是對(duì)哲學(xué)的無(wú)意冒犯，望大家諒解。
好在時(shí)代不同了。想當(dāng)初1966年，中科院北京原子能研究所（現(xiàn)在的中國(guó)原子能科學(xué)研究院）的第一個(gè)被揪出來(lái)示眾的“反.革.命分子”丁大釗就是因?yàn)橐痪湓?huà)奚落了“火箭的原理就是源于中國(guó)宋代的二踢腳”的說(shuō)法，丁說(shuō)：“不行就是不行，不要把老祖宗抬出來(lái)�！碑�(dāng)時(shí)的丁大釗已經(jīng)是學(xué)術(shù)上有大成就的青年才子，他與王淦昌先生一起以發(fā)現(xiàn)反Sigma負(fù)超子（一種基本粒子）出名。大約90年代丁大釗研究員被選上院士。